【発表のポイント】

• 線虫 Caenorhabditis elegans を用いてDNA複製装置のパーツである複製クランプのユビキチン化が、DNA損傷存在下で個体発生の進行を維持する上で重要である事を示しました。
• DNA損傷チェックポイントの機能が低下し、複製クランプの修飾が起きない場合、正常に生殖細胞が形成されないことを示しました。

【概要】

細胞の増殖とともに、生体の遺伝情報を記述されたゲノムDNAは正確、かつ、素早くコピーされる必要があり、あらゆる生物が精巧なDNA複製の仕組みを持ちます。DNA複製中には、様々な酵素が機能する必要があり、複製クランプは多くの酵素のDNA上での足場となり、酵素が効率良く機能するために必要不可欠です。複製クランプは、ドーナッツ状の構造をとり、DNA上を糸に通した輪の様に移動可能であり、複製クランプとともに、DNAを合成する酵素（DNAポリメラーゼ）がスライドし、スムーズなDNA合成が起きます。特に、複製クランプがユビキチン化された際には、DNA損傷を乗り越えて合成を行うDNAポリメラーゼが複製の場へ導かれます（図１）。しかし、この損傷乗り越えるポリメラーゼによるDNA合成は誤りがちであるため突然変異の原因となるので、我々の体内では適切に制御される必要があります。

東北大学学際科学フロンティア研究所の大学保―助教（生命科学研究科兼任）は、生命科学研究科分子遺伝生理分野・博士後期課程大学院生の邵震華氏及び東谷篤志教授、学際科学フロンティア研究所の丹羽伸介准教授らとともに、線虫Caenorhabditis elegansを用いて、DNA損傷乗り越えの機能が低下した際に、個体発生、生殖細胞形成に及ぼす影響を明らかにしました。この研究は、発生過程、組織形成・維持に伴う細胞分裂の際に、誤りがちなDNA合成が関与することを示すと同時に、多細胞生物でのDNA損傷乗越え機構の役割を解析する上で、線虫が有用なモデルと成ることを示しました。

本研究の成果は、 DNA repair誌２０１９年１０月号(vol. 82）に掲載されました。 Z. Shao, S. Niwa, A. Higashitani, Y. Daigaku, Vital roles of PCNA K165 modification during C. elegans gametogenesis and embryogenesis. DNA Repair, 82, 102688, 2019

図１（Ａ）ドーナッツ状分子、複製クランプの修飾により、損傷乗越え合成を行うDNAポリメラーゼがDNA複製の場に呼び込まれる仕組み。　（Ｂ）線虫において、複製クランプの分子修飾（ユビキチン化）が起きない場合、胚発生（左）、および、生殖細胞形成（右）中の細胞分裂に異常が生じる。

詳細（プレスリリース本文）

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